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1、第15卷第2期广西工学院学报Vol115No122004年6月JOURNALOFGUANGXIUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJune12004文章编号100426410(2004)0220050204一种新型的单端反激式开关电源的设计龚希宾,刘星桥,凌俊杰(江苏大学电气学院,江苏镇江212013)摘要:阐述了一种采用UC3842集成芯片实现的单端反激式开关电源。根据UC3842的特性给出了该新型开关电源的具体设计步骤,并给出了详细的电路参数及高频变压器的设计方法。该开关稳压电源采用双闭环电流控制模式,其输入、输出电路采用光耦隔离。经测试表明按此方法设计的+24V
2、ö1.5A的开关稳压电源可靠性高。关键词:单端反激式;高频变压器;光耦隔离中图分类号:TM91文献标识码:A1前言近几年,随着电源技术的飞速发展,高效率的开关稳压电源已逐步替代了传统的线性调节稳压电源,并得到广泛的应用。目前,开关稳压电源正朝小型化、高频化方向发展。为此,本文提出一种小型频率为50KHz的单端反激式开关电源。2单端反激式变换器的特点单端反激式变换器又称电感储能式变换器,图1为其工作原理简图与原边副边电流波形示意图。当高压开关管Q1被PWM脉冲激励而导通时,直流输入电压施加到高频变压器T的原边绕组上,在变压器次级绕组上感应出的电压使整流管D1反向偏置而阻断,此时
3、电源能量以磁能形式存储在电感中;当开关管Q1截止时,原边绕组两端电压极性反向,副边绕组上的电压极性颠倒,使D1导通,储存在变压器中的能量释放给负[1]载。单端反激式变换器通常采用加气隙来解决变压器磁心的磁复位问题,因而可增大电源的输出功率,减少变压器磁心损耗,进一步图1单端反激式变换器工作原理简[2]提高开关频率。此外,这种工作方式能较好图与原、副边电流波形示意图地消除来自电网的干扰,降低输出纹波。3UC3842的功能介绍UC3842是一种单端输出电流型控制器,其最大的优点就是外围元件极少,外电路装配简单,且成本低,适用于20W～100W小功率开关电源。其收稿日期:20042
4、03202基金项目:江苏自然科学基金(BK9509504)资助。作者简介:龚希宾(19742),女,湖南邵阳人,淮安信息职业技术学院教师。在读硕士生。第2期龚希宾等:一种新型的单端反激式开关电源的设计51内部框图如图2所示。1脚为补偿端子,外接RC网络可补偿误差放大器的频率响应;2脚是电压反馈端,取样电压加在误差放大器的反相输入端,与215V的基准电压进行比较,产生误差电压;3脚为电流检测输入脚,外接过流检测电阻,可构成过流保护电路,当3脚电压等于或高于1V时,电流检测比较器输出高电平,复位PWM锁存器,从而关闭输出脉冲;4脚外接定时电阻和电容图2UC3842的内部等效电路,
5、用以确定振荡器的工作频率1172f=;6脚为输出端,采用图CTRT腾柱式输出,输出平均电流为200mA,最大电流为1A,能直接驱动双极型功率管或VMOS管,控制器内部有5V精密基准电压,其启动电压为16V,关闭电压为10V。6V的启动与关闭差值可有效防止电路在门限值电压附近工作时产生振荡。4电源电路的工作原理图3是采用UC3842为控制器的单端反激式开关稳压电源的电路图。其基本工作原理:电网电压经整流滤波得到约300V的直流电压,功率MOSFET管在UC3842输出脉冲的作用下交替导通和关断,使变压器次级得到一交流电压,该电压再经整流滤波后可获得稳定直流电压Vou.t图3开关
6、稳压电源电路图因UC3842具有启动电流低的优点,因此刚上电时,可由一次整流高压经R7降压后给其提供+16V的启动电压。当进入正常运行状态后,其正常的工作电压由馈电线圈N3上的高频电压经D6、R5、C7整流滤波后提供。RT为热敏电阻,用于限制上电时的冲击电流;C4为滤波电容;R2、C18、D5构成了吸收回路,用于吸收52广西工学院学报2004年6月尖锋电压;C3是消噪电容,选用0.1LF的瓷介电容;R4为Q1管栅极上的限流电阻;R9和C11并联构成补偿网络;C5、R8决定了开关管的工作频率;C20、R15构成阻容吸收电路,起到保护D1的作用。该电路采用双闭环控制,其中的电流反
7、馈回路由电流取样电阻R1和R6、C8滤波电路(用于滤Q1两端的电流尖峰,避免管子误动作)构成,当R1两端的取样电压Us等于或高于1V时,UC3842输出脉冲中断,从而实现限流保护。稳压反馈环节由R10、光耦合器、TL431等组成。其稳压原理:若输出电压因负载变轻而升高时,流过光耦合器的发光二极管电流增大,其发光强度增加,反馈至光耦合三极管使CE间电阻变小,使加至1脚的电压升高,从而使6脚的PWM信号宽度变窄,从而达到稳压的目的。5电路的设计下面以交流输入电压为(220±10%)V,输出为+24Vö115
